Zwei amerikanische Forschergruppen haben in ihren Experimenten eine ungewöhnliche Entdeckung gemacht: Bei Untersuchungen der elektrischen Leitfähigkeit eines zweidimensionalen Elektronengases in einem Magnetfeld fanden die Wissenschaftler heraus, dass die zur Erklärung des so genannten fraktionalen Hall-Effekts herangezogenen Quasiteilchen weder Bosonen noch Fermionen sind. Sie gehorchen vielmehr einer neuartigen Quantenstatistik. Die Experimente lassen sich durch die zu Anfang der achtziger Jahre des letzten Jahrhunderts aufgestellte Theorie der “Anyonen” erklären.
In der Theorie der Quantenmechanik lässt sich jedes Teilchen entweder in die Gruppe der Bosonen oder die der Fermionen einteilen. Während sich Bosonen bei tiefen Temperaturen alle in ein und demselben Zustand anordnen (der so genannten Bose-Einstein-Kondensation), können zwei Fermionen niemals genau den gleichen Zustand annehmen.
Im Jahre 1982 veröffentliche der amerikanische Physiker Frank Wilczek vom Massachusetts Institute of Technology eine Theorie von Elektronenbewegungen in Magnetfeldern, in der diese durch Wechselwirkungen mit dem Feld ein neuartiges Quasiteilchen bilden, das weder der Boson- noch der Fermionstatistik gehorcht: das Anyon.
Vladimir Goldman und sein Forscherteam von der Stony-Brook-Universität glauben, nun Anzeichen für das Vorhandensein von Anyonen in einem zweidimensionalen Elektronengas auf einem Halbleiterchip gefunden zu haben. Diese bilden sich durch die Wechselwirkung der Elektronen mit einem Magnetfeld in der Form von winzigen Stromwirbeln, die nur einen Bruchteil der Ladung eines einzelnen Elektrons tragen.
Während das Experiment der New Yorker Gruppe relativ kompliziert ist, glauben Eduardo Fradkin und seine Kollegen der Universität von Illinois in Urbana-Champaign, Anyonen mit einem einfacheren Experimentieraufbau nachweisen zu können. Die Forscher wollen drei Elektroden in den Bereich des Halbleiterchips mit dem zweidimensionalen Elektronengas einbauen und die Anyonen dann durch eine genaue Untersuchung des Stromflusses durch die Elektrodenanordnung aufspüren.
Physical Review B (Bd. 72, Artikel 075342) Physical Review Letters (Bd. 95, Artikel 176402) Stefan Maier
